#3 뉴턴의 운동법칙

[서문]

안녕하세요 정리장 입니다.
다음의 글은 대학교 (일반 물리/화학/생물 등) 과학을 다루고 있습니다.
이 링크의 글을 먼저 읽어보시면 이해하시기 수월할껍니다.

http://schrodingerpiano.tistory.com/notice/11 

[본문]

목차
1. 관성
2. 알짜힘
3. 관성의 법칙, 가속도의 법칙
5. 작용-반작용의 법칙

1. 관성
정의: 물체의 원래 운동상태를 유지하려는 성질
특징: 변화에 대한 저항; 운동의 요인이 됨 (힘과는 다름)
특성: 관성의 크기는 질량이다.
활용: 운동의 정의는 시간에 대한 위치 변화율이다. 이는 속도의 정의와 같다. 물체의 원래 운동상태를 유지하려는 성질을 가지고 있다는 것은 정지속도를 유지하려 하는 성질을 가지고 있다는 말과 같다. 관성기준계에 대해 50km/h로 운동하고 있으면 외력이 없는 한 관성에 의해 이 운동상태는 보존된다. 이 때 50km/h의 물체를 정지하기 위해 힘을 주었을 때 쉽게 멈추면 관성의 크기가 작음을 뜻하고 이는 곧 질량이다. 반대로 힘을 주어도 멈추지 않으면 질량이 크다는 뜻이다.
요약하자면 운동=속도, 외력에 의해 쉽게 멈추면 질량이 작다.

2. 알짜힘
정의: 물체에 작용하는 모든 힘들의 합력
특징: 물체의 모양이나 운동상태를 변화시키는 요인
특성: 힘은 보통 물체의 운동, 방향 또는 구조를 변화시키는 요인이라고 한다. 하지만 이는 엄연히 알짜힘을 가르키는 말이다.
활용: 책상위에 있는 물체가 떨어지지 않는 이유는 그 물체의 힘의 합이 0이기 때문이다. 그 물체에 중력과 수직항력이 평형을 이루기 때문이다. 힘은 각각의 중력, 수직항력을 의미하지만 알짜힘은 그 둘의 힘의 합을 구한다. 만약 수직항력이 중력보다 작아지면 그 물체는 움직인다. 알짜힘이 0이 아니라는건 (m이 0이 아니라는 전제 하에) 그 물체의 모양이나 운동상태는 변화하고 있다는 것이다.
요약하자면 힘의 합이 0이 아니면 무조건 움직인다.

3. 관성의 법칙, 가속도의 법칙
정의: 물체의 가속도는 알짜힘/질량 이다.
$$특징: a=\frac{\Sigma F}{m}$$
특성: 운동방정식 꼴로 나타내면 (Sigma)F=ma (알짜힘=질량 x 가속도) 가 된다는 것이다. 
활용: 뉴턴이 관성과 알짜힘을 가지고 일반화(수식화) 하였다. 알짜힘=0이면 가속도=0이라는 것이었다. 이는 관성의 법칙에 해당하고, 관성의 법칙에서 유도된 것이 가속도의 법칙이다. 둘은 각각 1법칙, 2법칙에 해당한다.

4. 작용 - 반작용의 법칙
정의: 두 물체 사이에 나타나는 상호작용은 같은 시간동안 크기는 같고 방향은 반대이다.
특징: 수직항력이 대표적인 예
특성: 거의 모든 외력의 기본이 된다.
활용: 

(공기와의 상호작용은 없다고 가정)
힘 표시는 물체 안에서 해야 헷갈리지 않는다 (제대로된 그림이 없어서 직접 그림)

끝